Comparaison des bilans hydrochimiques, des taux d'altération et d'acidification dans trois petits bassins versants granitiques similaires à végétation contrastée (Mont Lozère, France). / Comparative hydrochemical budgets and weathering and acidification rates in three small similar granitic watersheds with contrasted vegetation (Mont Lozère , France)

Comparative hydrochemical budgets and weathering and acidification rates in three small similar granitic watersheds with contrasted vegetation (Mont Lozère, France) Since 1981 hydrological and hydrochemical measurements have been continuously performed in three small neighbouring watersheds ; located on the southern slope of Mont Lozère (1200-1500 m above sea level) the basins have similar geological (granitic basement) and physiographic characteristics, except the vegetation cover : basin A, 54 ha area, beech forest ; basin B, 19 ha area, spruce forest ; basin C, 81 ha area, pastured grass land. The first aim (CNRS Piren Program 1981-84) was to compare the values of mineral losses caused by chemical weathering in the three ecosystems and specifically to evaluate the supplementary losses presumably occurring in the spruce forest ecosystem. The second aim (Deforpa Program 1985-87) is : (1) to supply input-output hydrochemical budgets of these remote mountain watersheds, considered as far from atmospheric pollution sources, and thus as references to be compared with the hydrochemical budgets of similar basins in polluted areas, such as Aubure basin (Vosges) ; (2) to assess the internal cycling of major chemical species, taking into account the contribution of dry depositions, by studying throughfalls and soil waters, and to identify the biogeochemical reactions which take place during water transfer through the ecosystems. The results of records from 1981 to 1986 allow to compute annual hydrological budgets (incident rainfall-streamflow) and annual hydrochemical budgets (solute inputs-solute outputs) and to obtain the following informations : (1 ) annua) streamflow increases more slowly than rainfall, indicating a chronic hydric deficiency ; (2) incident fluxes are characterized by a high and variable mean acidity (mean pH = 4.6), correlated with high sulphate concentrations ; (3) solute concentrations in streamflow keep nearly constant every year, whatever the streamflow values may be ; so the solute outputs depend essentially upon the annual discharges ; (4) the input-output budgets show net losses for the cations (Ca, Mg, К and Na) for silica, net gains for sulphate and nitrogen and balanced budgets for CI-. The cation losses are higher and sulphate gains are lower in the spruce forest watershed. In summary, the biogeochemistry of the ecosystems is strongly influenced by the acidity of atmospheric precipitations, mainly in the spruce forest basin (role of dry fall out ?). The mean annual sulphate fluxes supplied by wet bulk precipitations is nearly 20 kg S ha-1.year-1. This incident acidity is nearly completely neutralized in the soil by the cation mobilization and the sulphate retention. However the more intense acidification in the spruce forest basin is marked by a certain release of sulphur.Depuis 1981, des mesures hydrologiques et hydrochimiques sont effectuées de façon ininterrompue dans trois petits bassins versants voisins situés sur la face sud du Mont-Lozère, entre 1200 et 1 500 m d'altitude. Leurs caractéristiques géologiques (substrat granitique) et physiographiques sont similaires, sauf la nature de la végétation : bassin A, d'une surface de 54 ha, couvert d'une forêt de hêtres ; bassin B. d'une surface de 19,5 ha, couvert d'une forêt d'épicéas ; bassin C, d'une surface de 81 ha, couvert d'une pelouse. Le premier objectif de ces mesures était (Programme Piren CNRS, 1981-84) de comparer l'importance des pertes minérales dues à l'altération chimique dans ces trois écosystèmes et en particulier de chiffrer les pertes supplémentaires supposées, dues à la végétation acidificante résineuse. L'objectif suivant (Programme Deforpa, 1985-87) est double : (1) fournir des bilans hydrochimiques entrées-sorties correspondant à des bassins versants montagneux réputés loin des sources de pollutions atmosphériques ponctuelles et permettant la comparaison avec les bilans établis simultanément dans le bassin vosgien d'Aubure ; (2) préciser le cycle biogéochimique des éléments majeurs, en tenant compte des dépôts secs d'origine atmosphérique, au moyen de l'étude des pluviolessivats et des eaux du sol, et en déduire les réactions biogéochimiques qui ont lieu au cours du transit de l'eau à travers les bassins. Le dépouillement des résultats des cinq premières années de mesures (1981 à 1986) a permis d'établir les bilans annuels hydrologiques (lame d'eau incidente — lame d'eau écoulée) et hydrochimiques (flux de solutés entrants — flux de solutés sortants) et de tirer les conclusions suivantes : (1 ) la lame annuelle écoulée augmente moins vite que les précipitations, signe d'un déficit hydrique chronique vis-à-vis de la demande bioclimatique (ETP) ; (2) les flux incidents sont caractérisés par une acidité variable mais forte en moyenne (pH moyen =4,6). due principalement aux sulfates, en concentrations inégales d'une averse à l'autre et même d'une année à l'autre ; (3) les concentrations de solutés dans les eaux écoulées restent sensiblement identiques chaque année, quel que soit l'écoulement ; les flux massiques annuels exportés dépendent donc essentiellement des volumes écoulés ; (4) les différences de flux entrants-sortants indiquent des pertes nettes pour les cations (Ca. Mg. Na et К) et pour Si. des gains nets pour les sulfates et pour l'azote et un bilan sensiblement équilibré pour Cl". Les pertes en cations sont nettement plus fortes et les gains en sulfates moins élevés dans le bassin d'épicéas que dans les autres bassins. Au total, le fonctionnement actuel de ces écosystèmes est marqué par l'influence dominante de l'acidité atmosphérique incidente, dont la manifestation est plus nette encore dans le bassin d'épicéas (rôle des dépôts secs ?). Les flux annuels de sulfates fournis par les précipitations humides globales sont proches de 20 kg.ha-1. an-1 exprimés en S. Cette acidité incidente est presque totalement neutralisée par l'exportation des cations et par la rétention du soufre dans le sol ; cependant dans le bassin d'épicéas, l'acidification plus intense se traduit par une plus faible rétention du soufre.Lelong François, Durand Patrick, Didon Jean-François. Comparaison des bilans hydrochimiques, des taux d'altération et d'acidification dans trois petits bassins versants granitiques similaires à végétation contrastée (Mont Lozère, France). / Comparative hydrochemical budgets and weathering and acidification rates in three small similar granitic watersheds with contrasted vegetation (Mont Lozère , France). In: Sciences Géologiques. Bulletin, tome 41, n°3-4, 1988. pp. 263-278